裂縫的地質成因類型有哪些

A. 裂縫按其形成的原因可分為哪兩類

斷層，因擠壓運動底層被迫抬升形成地壘（泰山、廬山），因背離（拉伸）運動下沉形成地塹（渭河谷地、加利福尼亞灣）。

B. 什麼是地質構造 有哪幾種類型 各有什麼特徵

地質構造
是指在地球的內、外應力作用下，岩層或岩體發生變形或位移而遺留下來的形態。
地質構造有褶皺、節理、斷層三種基本類型。
褶皺的特徵：分為背斜和
向斜
。
1．背斜：岩層向上彎曲、中心部位岩層較老,兩側岩層依次變新。
2．向斜：岩層向下彎曲、中心部位岩層較新,兩側岩層依次變老。
節理的特徵：自地表向下隨深度加大,節理的密度逐漸降低。
斷層的特徵：具有顯著位移的斷裂.斷層在地殼中廣泛發育，但其分布不均勻。
第一、
地質作用
與地質構造的區別。地質作用是過程，地質構造是結果。正是由於地質作用才產生的各種不同形態的地質構造。地質作用分為
內動力地質作用
和
外動力地質作用
。
內應力
地質作用的表現：褶皺、斷層。外應力地質作用表現為：風化、侵蝕、搬運、堆積、
固結成岩
，地貌表現形式如：沙漠中風蘑菇蝕、
黃土高原
千溝萬壑、
沖積平原
。
第二、地質構造對工程的影響。
褶皺構造
核部
岩石破碎
、裂隙發育，強度低，滲透性較大。
閘壩
、電站、隧洞等選址時應盡量避開這種地段。選址還應考慮庫區的斷裂情況，較
大斷層
如伸到庫外，可能會產生庫區滲漏現象。
第三、地質構造可依其生成時間分為
原生構造
與
次生構造
，次生構造是
構造地質學
研究的主要對象，而原生構造一般是用來判斷岩石有無變形及變形方式的基準。
第四、地質構造造成了不同的
地形地貌
。豐富多彩的地質構造，才讓我們的山川河流各有各的風采。每個地方的地質構造都是不同的，同時三種基本類型又都具有，但是其中又是某種類型的構造佔主要的，從而使得每個地方的地形是主要某種類型的。

C. 地裂縫有哪些類型

地裂縫的形成原因復雜多樣。地殼活動、水的作用和部分人類活動是導致地面開裂的主要原因。按地裂縫的成因，常將其分為如下幾類:

(1)地震裂縫

各種地震引起地面的強烈震動，均可產生這類裂縫。

(2)基底斷裂活動裂縫

由於基底斷裂的長期蠕動，使岩體或土層逐漸開裂，並顯露於地表而成。

(3)隱伏裂隙開啟裂縫

發育隱伏裂隙的土體，在地表水或地下水的沖刷、潛蝕作用下，裂隙中的物質被水帶走，裂隙向上開啟、貫通而成。

(4)鬆散土體潛蝕裂縫

由於地表水或地下水的沖刷、潛蝕、軟化和液化作用等，使鬆散土體中部分顆粒隨水流失，土體開裂而成。

(5)黃土濕陷裂縫

因黃土地層受地表水或地下水的浸濕，產生沉陷而成。

(6)脹縮裂縫

由於氣候的干、濕變化，使膨脹土或淤泥質軟土產生脹縮變形發展而成。

(7)地面沉陷裂縫

因各類地面塌陷、過量開采地下水、礦山地下采空引起地面沉降過程中的岩土體開裂而成。

(8)滑坡裂縫

由於斜坡滑動造成地表開裂而成。

此外，通常還按形成地裂縫的動力原因，即地殼內動力和外動力，將地裂縫分為構造地裂縫、非構造地裂縫和混合成因地裂縫三大類。前述的(1)，(2)類即屬構造地裂縫，(4)，(5)，(6)，(7)，(8)類為非構造地裂縫，第(3)類應為混合成因地裂縫。

上述僅是幾種主要類型，還有其他類型，這里不再贅述。

地裂縫災害也是嚴重影響我國人民生活、生產建設的主要地質災害之一，它廣泛分布於全國各地，條數成千上萬。僅河北、河南、陝西、山西、山東、江蘇、安徽7省的不完全統計，已有200個縣(市、區)發現地裂縫點746處。在城市中，已出現地裂縫的有西安、大同、邯鄲、保定、石家莊、天津、淄博等，其中以西安最為典型和嚴重。西安地裂縫群分布范圍西至唣河，東到紡織城，南起三爻村，北至井上村，面積約155平方千米。它發育在特殊的黃土梁窪地貌的基礎上，成帶狀發育，准平行等間距，NNE向展布，主地裂縫均顯示南傾南降特點。

D. 混凝土結構裂縫的類型有哪些

1、溫度裂縫，這是由於混凝土在澆築硬化的時間內，裡面和外面的溫度專差異變大，從而表屬面產生了一些沒有規則的裂縫。

2、干縮裂縫，則通常是在養護期間出現的，因為裡面和外面水分蒸發的程度不同，導致了裂縫的出現。

3、外力負荷裂縫，這主要是因為混凝土局部的重量超過，導致受力不均衡而出現裂縫。

(4)裂縫的地質成因類型有哪些擴展閱讀：

混凝土裂縫處理：

1、樹脂灌注法：能抵抗混凝土所遇到的大多數化學侵蝕，樹脂可以灌入到0.05㎜的裂縫。除某些特殊的環氧樹脂之外，當裂縫是活動的、有滲漏的、不能幹透的或者裂縫數量極多時，通常不易採用樹脂灌注法。

2、聚合物浸入法：在水平表面上沿裂縫構築臨時的圍堤，使樹脂溢於裂縫表面。

3、釘合法：當必須恢復主裂縫斷面的抗拉強度時。使用釘合法比較適宜。特別比較適宜在不會損壞周圍結構的場合下用來鎖閉活動裂縫。

4、表面封閉法：這是最簡單和最普通的裂縫修補方法。用於修補對結構影響不大的靜止裂縫，通過密封裂縫來防止水汽、化學物質和二氧化碳的侵入。

E. 裂縫分類及分布模式

裂縫是指內外應力作用下岩石發生破裂而形成的不連續面。顯然，裂縫的形成與岩石介質及其所受應力狀況有關。裂縫分類方法種類繁多，各有不同，有從成因分類，有從產狀和幾何形態分類，也有從破裂性質分類。Steams，Friedman和Nelson （2000） 將裂縫分成實驗裂縫和天然裂縫兩類，具體分為成因分類和地質分類。前者分為剪切裂縫、擴張裂縫及拉張裂縫；後者分為構造裂縫、區域裂縫、收縮裂縫、與表面有關的裂縫。他們3人的裂縫分類方法，構成了裂縫分類的基礎。范高爾夫-拉特 （1998） 根據裂縫的外貌、形態、尺度、開度和可測量性歸納成描述准則的分類，依據構造變形、應力狀態、地層岩性及厚度歸納成地質准則的分類。概括起來他將裂縫劃分成兩類：(1)基於描述准則的分類；(2)基於地質准則的分類。何遠碧 （1992） 對LN地區碳酸鹽岩儲層的鑽井岩心進行了系統觀察，根據裂縫的成因、力學性質、充填物等將裂縫分成兩大類八小類：(1)構造裂縫，包括方解石全充填的張性裂縫、方解石半充填的張性裂縫、泥質充填的壓扭裂縫、未充填的微細裂縫、構造縫合線；(2)非構造裂縫，包括成岩收縮網狀微裂縫、成岩縫合線、風化裂縫。除此以外，還有不少人從不同研究角度，對裂縫進行分類。這里不再一一贅述。歸納起來，可以劃分為如下3類：

◎成因分類：基於實驗室的擠壓、擴張、拉張試驗所形成的剪裂縫、擴張裂縫、拉張裂縫。

◎地質分類：基於構造變形、應力狀態、地層岩性、地層厚度、地質環境。

◎幾何學分類：基於裂縫尺度、產狀、形態、密度、開度以及可測量性。

本部分主要介紹前兩種的分類，幾何學分類將在有關裂縫參數中介紹。

（一） 裂縫的力學成因類型

在地質條件下，岩石處於上覆地層壓力、構造應力、圍岩壓力及流體 （孔隙） 壓力等作用力構成的復雜應力狀態中。在三維空間中，應力狀態可用3個相互正交的法向變數（即主應力） 來表示，以分量σ₁、σ₂和σ₃分別代表最大主應力、中間主應力及最小主應力。在實驗室破裂試驗中，可以觀察到與3個主應力方向密切相關的3種裂縫類型，即剪裂縫、張裂縫 （包括擴張裂縫和拉張裂縫） 及張剪縫。岩石中所有裂縫必然與這些基本類型中的一類相符合。

1. 剪裂縫

剪裂縫是由剪切應力作用形成的。剪裂縫方向與最大主應力 （σ₁） 方向以某一銳角相交 （一般為30°），而與最小主應力 （σ₃） 方向以某一鈍角相交。在任何的實驗室破裂實驗中，都可以發育兩個方向的剪切應力 （兩者一般相交60°），它們分別位於最大主應力兩側並以銳角相交 （圖4-28）。當剪切應力超過某一臨界值時，便產生了剪切破裂，形成剪裂縫。根據庫侖破裂准則，臨界剪應力與材料本身的粘結強度 （τ_o） 及作用於該剪切平面的正應力 （σ_n） 和材料的內摩擦系數 （μ） 有關，即τ臨界＝τ_o＋μσ_n。

剪裂縫的破裂面與σ₁-σ₂面呈銳角相交，裂縫兩側岩層的位移方向與破裂面平行，而且裂縫面上具有「擦痕」 等特徵。在理想情況下，可以形成兩個方向的共軛裂縫 （即圖4-28之B、C）。共軛裂縫中兩組剪裂縫之間的夾角稱為共軛角。但實際岩層中的剪裂縫並不都是以共軛型式出現的，有的只是一組發育而另一組不發育。剪裂縫的發育型式與岩層的均質程度、圍岩壓力等因素有關。當岩層較均勻、圍岩壓力較大時，可形成共軛的剪裂縫，而當岩層均質程度較差、圍岩壓力較小時，趨向於形成不規則的剪裂縫。

2. 張裂縫

張裂縫是由張應力作用形成的。當張應力超過岩石的抗張強度時，便形成張裂縫。張力方向 （岩層裂開方向） 與最大主應力 （σ₁） 垂直，而與最小主應力 （σ₃） 平行，破裂面與σ₁-σ₂平行，裂縫兩側岩層位移方向 （裂開方向） 與破裂面垂直。張裂縫一般具有一定的開度，有的被後期礦物充填或半充填。

根據張應力的類型，可將張裂縫分為兩種，即擴張裂縫和拉張裂縫。

◎擴張裂縫：擴張裂縫是在3個主應力均為壓應力的狀態下誘導的擴張應力所形成的裂縫。當擴張應力超過岩石的抗張強度時，便形成擴張裂縫。裂縫面與σ₁和σ₂平行，而與σ₃垂直；裂縫張開方向與裂縫面垂直 （圖4-28之A）。擴張裂縫經常與剪裂縫共生。

圖4-28 破裂試驗中3個主應力方向及潛在裂縫

◎拉張裂縫：拉張裂縫是由拉張應力形成的張裂縫，亦具有裂開方向與破裂面垂直的特徵。從裂縫形態來看，拉張裂縫與擴張裂縫相同，但擴張裂縫是在3個主應力都是擠壓時 （應力值為正） 形成的，而拉張裂縫形成時，至少有一個主應力 （σ₃） 是拉張的 （即應力值為負）。拉張應力可以是區域性的，也可以是局部性的，如在岩層受到主壓應力作用而形成褶皺時，在褶皺頂部可派生出平行褶皺短軸方向的拉張應力. 從而形成平行褶皺長軸的縱向裂縫。這種縱向裂縫即為一種拉張裂縫 （圖4-29）。

圖4-29 與褶皺有關的3種裂縫 （σ₁與褶皺短軸方向一致）

在圖4-29中，褶皺是在較大壓應力作用狀態下形成的。最大主應力σ₁平行於褶皺短軸。在主壓應力作用下，最先形成橫向裂縫即擴張裂縫，然後形成共軛剪裂縫。在褶皺發展過程中，在褶皺橫截面上的局部應力狀態可能發生變化，即褶皺上部發生拉張，褶皺下部壓縮，其間有一個中性面 （即岩層受力前後長度不變的面）。在褶皺上部發生拉張的岩層內，即可形成拉張裂縫，裂縫延伸方向平行褶皺長軸，故稱為縱向裂縫或縱張裂縫。在向斜底部亦可能形成這種拉張裂縫。值得注意的是，並非所有的縱向裂縫都是拉張裂縫，如果最大主應力平行於褶皺長軸，則可能形成屬於擴張裂縫性質的縱向裂縫。

一般地，將那些σ₃是擠壓或符號未知且裂縫面平行於σ₁-σ₂面而垂直於σ₃的裂縫稱為擴張裂縫，而只有當有證據表明σ₃為拉張 （即符號為負） 時才能稱為拉張裂縫。

3. 張剪縫

除上述剪裂縫和張裂縫外，還存在一種過渡類型，即張剪縫。它是剪應力和張應力的綜合作用形成的，一般是兩種應力先後作用，或先剪後張，或先張後剪。張剪縫的破裂面上可見擦痕，但裂縫具有一定的開度。

（二） 裂縫的地質成因類型及分布模式

從地質角度來講，裂縫的形成受到各種地質作用的控制，如局部構造作用、區域應力作用、收縮作用、卸載作用、風化作用等。上述地質作用是控制裂縫形成的主要地質因素，並可分別形成構造裂縫、區域裂縫、收縮裂縫、卸載裂縫和風化裂縫。

1. 構造裂縫

構造裂縫指由局部構造作用所形成的或與局部構造作用相伴生的裂縫，主要是與斷層和褶皺有關的裂縫。裂縫的方向、分布及形成均與局部構造的形成和發展相關。

（1） 與斷層有關的裂縫

斷層實際上是裂縫的宏觀表現。斷層兩盤的岩層沿斷裂面發生了明顯相對位移。裂縫是斷層形成的雛形。一般地，在業已存在的斷層附近，總有裂縫與其伴生，兩者發育的應力場是一致的。

1） 對於正斷層而言，最大主應力σ₁為垂直方向，中間主應力σ₂和最小主應力σ₃為水平方向 （圖4 -30）。斷裂面實際上為剪切面，與正斷層伴生的主要裂縫有：

◎張裂縫：平面上平行於斷層方向，而在剖面上則為垂直方向，即破裂面與σ₁方向平行 （亦即平行於σ₁-σ₂面，而與σ₃垂直）。如果σ₃為拉張應力，則形成拉張裂縫；如果σ₃為壓應力，形成的張裂縫則為擴張裂縫。

◎剪裂縫：可發育兩組剪裂縫，一組平行於斷層，另一組與斷層共軛。這兩組剪裂縫本身又呈共軛型式。但在實際岩層中，這兩組裂縫並非都能均等發育。

2） 對於逆斷層而言，最大主應力σ₁為水平方向，最小主應力方向為垂直方向。斷層面亦為剪切面，岩層沿水平方向縮短 （圖4-30），與逆斷層相伴生的裂縫則主要為擴張裂縫和剪裂縫：

◎擴張裂縫：在平面上與斷層垂直，在剖面上則為水平方向，裂縫面與σ₁-σ₂面平行，與σ₃垂直。在這種理想情況下，擴張裂縫為水平縫。

◎剪裂縫：一組剪裂縫與斷裂面平行，另一組剪裂縫與斷層面共軛。兩組裂縫若均等發育可構成共軛裂縫。

以上分析了理想情況下的裂縫發育類型和發育方向與斷層的關系。實際上，斷層與裂縫的關系是十分復雜的，這與斷層發育的復雜性有關，特別是在考慮裂縫發育程度與斷層的關系時，情況更為復雜。與斷層作用相關的裂縫發育程度與下列因素有關：距斷層面的距離、斷層的位移量、岩性、岩體的總應變、埋深和斷層類型。一般地，斷層附近裂縫較發育，隨著與斷層面距離的增加，裂縫發育程度降低。另外，根據力學實驗可知，斷層末端、斷層交匯區及斷層外凸區是應力集中區，因而也是裂縫相對發育帶。

圖4-30 與正斷層和逆斷層伴生的裂縫分布

（2） 與褶皺有關的裂縫系統

岩層發生褶皺時，應力和應變歷史十分復雜。不同的褶皺所經受的應力狀態不同，而對於同一褶皺來講，在其形成過程中亦可能會經歷不同的應力作用史。在不同的應力狀態下，可發育不同的裂縫型式。下面簡述幾種主要的與褶皺有關的裂縫型式：

◎類型Ⅰ——橫向擴張裂縫與平面X剪切縫：在長軸背斜的彎曲變形過程中，應力狀態一般為：最大主應力σ₁平行於傾向和層面，最小主應力σ₃平行於走向，中間主應力σ₂垂直於層面 （圖4-31）。此時，岩層沿傾向方向壓縮，將形成沿傾向方向的擴張裂縫和共軛剪裂縫。該類型中的擴張裂縫為橫向裂縫。

圖4-31 與褶皺有關的裂縫類型Ⅰ

◎類型Ⅱ——縱向擴張裂縫與平面X剪裂縫：最大主應力σ₁作用於褶皺軸的方向 （走向），最小主應力σ₃平行於構造傾向和層理面，中間主應力σ₂仍垂直於層面 （圖4-32）。這時將導致背斜沿走向方向的縮短。在這種情況下，將產生沿走向方向的擴張裂縫 （此時擴張裂縫為縱向裂縫） 和平面X剪裂縫。

一般說來，類型Ⅰ先於類型Ⅱ。在產生類型Ⅰ裂縫的過程中，岩層發生褶皺，而在產生類型Ⅱ裂縫的過程中，應力作用是對已形成的褶皺進行改造。

圖4-32 與褶皺有關的裂縫類型Ⅱ

◎類型Ⅲ——褶皺軸部的拉張裂縫：在岩層發生褶皺過程中，岩層發生彎曲變形。這時，隨著彎曲過程的進行，在褶皺軸都會發生局部應力和應變的轉化，即岩層上部發生拉張，岩層下部發生擠壓，中間為中性面 （岩層受力前後長度不變的面）。當岩層上部拉張應力超過岩石拉張強度時，則形成拉張裂縫，而中性面以下不形成裂縫，只可能形成一些縫合線。對於長軸背斜來講，拉張裂縫沿背斜長軸延伸，為縱向裂縫；對於短軸背斜和穹隆而言，則可能形成兩組相互正交的拉張裂縫，構成拉張裂縫網路；對於向斜來說，在其彎曲底部亦可形成拉張裂縫 （圖4-33）。

圖4-33 與褶皺有關的裂縫類型Ⅲ

◎類型Ⅳ——平行層面的擴張裂縫及與其呈銳角相交的剖面X剪裂縫：當最大主應力σ₁平行於傾向和層面 （σ₁方向與類型Ⅰ情況相同） 時，最小主應力垂直於層面，中間主應力平行於層面走向時，將產生平行層面的擴張裂縫及與其呈銳角相交的剖面X剪裂縫 （圖4-34）。

◎類型Ⅴ——垂直層面的擴張裂縫與剖面X剪切縫：如果最大主應力作用於垂直層面的方向上，將產生垂直層面的擴張裂縫及與其呈銳角相交的剖面X剪裂縫 （圖4-35）。

圖4-34 與褶皺有關的裂縫類型Ⅳ

圖4-35 與褶皺有關的裂縫類型Ⅴ

◎類型Ⅵ——與層間滑動相伴生的裂縫：在褶皺過程中，可能發生層間滑動，並可能導致層間脫空縫和層間剪裂縫的形成。此時的應力狀態為：σ₁和σ₃分別與層面呈一定角度相交，而σ₂平行於岩層走向。

2. 區域裂縫

區域裂縫是指那些在區域上大面積內切割所有局部構造的裂縫。在大面積內，裂縫方位變化相對較小，破裂面兩側沿裂縫延伸方向無明顯水平錯移，而且總是垂直於主層面。這些裂縫與上述構造裂縫的主要差別在於：區域裂縫的幾何形態簡單且穩定；裂縫間距相對較大；一般為兩組正交裂縫，多為垂直縫，並且在大面積內切割所有局部構造。

區域裂縫一般以兩組正交裂縫的形式發育。Price （1974） 指出，在沉積盆地中，這兩組正交方向分別平行於盆地的長軸和短軸，其成因是由於岩層的負載和卸載歷史造成的。然而，對於區域裂縫的成因機理目前並不十分清楚。

在許多油氣田中，區域裂縫作為油氣儲集空間，如美國的Big Sandy氣田是在發育區域裂縫的頁岩中產氣。區域裂縫在油氣儲層中的重要性僅次於構造裂縫。當構造裂縫系統與區域裂縫系統互相疊加時，將形成極好的裂縫性儲層。

3. 收縮裂縫

收縮裂縫是與岩石總體積減小相伴生的張性裂縫的總稱。這些裂縫的形成與構造作用無關，而為成岩收縮縫。形成這些裂縫的原因主要有：干縮作用 （形成干縮裂縫，即泥裂）、脫水作用 （形成脫水收縮裂縫）、礦物相變 （形成礦物相變裂縫） 及熱力收縮作用（形成熱力收縮裂縫）。

◎干縮裂縫：干縮裂縫實際上就是我們所熟悉的泥裂。這種裂縫是在炎熱氣候條件下，粘土沉積物或灰泥沉積物出露地表因乾燥失水收縮 （Desiccation） 而形成。裂縫斷面呈上寬下窄的楔狀 「V」 字形或 「U」 字形，裂縫上部寬度一般小於2～3cm，深度為幾毫米至幾十厘米。在平面上，裂縫系統呈多邊形。由於這種裂縫系統局限發育於較薄的地形暴露面上，且往往被後期沉積物所充填，因此對油氣儲集的意義不大。

◎脫水收縮裂縫：脫水作用 （Syneresis） 是沉積物體積減小的一種化學過程，它包括粘土的失水和體積減小以及凝膠或膠體的失水和體積減小。它與前述的乾燥作用不同，乾燥作用僅發生於地表，且為一種機械過程，而脫水作用既可發生於地表，又可發生於水下或地下，且為一種化學過程。脫水收縮裂縫在沉積物三維空間內發育成三維多邊形的網路，且裂縫間隔小，形成所謂的 「雞籠狀」，在三維空間上均勻分布，裂縫系統在三維空間中互相連通。這種裂縫不僅可出現於泥頁岩中，還可出現於粉砂岩、細砂岩、粗砂岩、石灰岩及白雲岩中。發育這種裂縫的岩層可形成很好的油氣儲層。

◎礦物相變裂縫：礦物相變裂縫是由於沉積物中碳酸鹽或粘土組分的礦物相變引起的體積減小而形成的裂縫。例如，方解石向白雲石的化學轉變、蒙脫石向伊利石的相變可導致體積的減小，可能形成裂縫。

◎熱力收縮裂縫：熱力收縮裂縫是指那些受熱岩石在冷卻過程中發生收縮而形成的裂縫。火成岩 （如玄武岩） 中的柱狀節理是典型的熱力收縮裂縫。

4. 卸載裂縫

卸載裂縫是由於上覆地層的侵蝕而誘導產生的裂縫，其形成機理至少有以下兩種：(1) 由於上覆地層的侵蝕，岩層的負載減小，應力釋放，岩層內部通過力學上薄弱的界面產生膨脹、隆起及破裂，從而形成裂縫；(2)如果在一定范圍內侵蝕厚度變化較大，即地形起伏較大，地下岩層所承受的靜水壓力在橫向上出現了差異，於是造成流體的橫向運移，若運移的流體與深部高壓剖面或連續含水層相通，則會大大增加流體壓力梯度，從而可能形成天然水壓裂縫。

5. 風化裂縫

風化裂縫是指那些在地表或近地表與各種機械和化學風化作用 （如凍融循環、小規模的岩石崩解、礦物的蝕變和成岩作用） 及塊體坡移有關的裂縫。

F. 地質構造類型有哪幾種

地質構造主要分為兩大類，四小類：
一是褶皺，包括背斜和向斜兩種形態；其中岩層向上拱起的是背斜，向下彎曲的是向斜。
二是斷層，包括地壘（斷層上升岩層）和地塹（斷層下降岩層）兩種。

G. 裂縫地質特徵

分類是科學研究的基礎。合理有效的分類方案可使事物不同特徵之間的邏輯關系更加清晰。火山岩儲層發育多種成因和不同產狀的裂縫, 需要對其進行科學的分類。 因此, 首先依據《火山岩儲集層描述方法》(SY/T 5830-93), 利用岩心、 薄片和測井資料對准噶爾盆地火山岩裂縫開展分類研究; 在此基礎上運用統計學知識分析裂縫的發育程度、 有效性及定向性等地質特徵。

1. 裂縫地質描述及分類

裂縫表現為長寬比遠大於孔隙的片狀空間, 首先利用岩心及薄片資料從地質角度識別裂縫並分類描述裂縫的成因和產狀。

(1) 成因分類

根據成因可將裂縫可分為原生和次生兩種。 原生縫包括冷凝收縮縫、 炸裂縫、礫間縫及層間縫, 次生縫包括構造縫、 風化縫、溶蝕縫和縫合縫。在原生裂縫中, 冷凝收縮縫是火山岩噴出地表後經冷凝收縮產生的裂縫, 形狀不規則, 主要發育於各種熔岩中; 炸裂縫則由岩漿噴發時產生的上拱力、岩漿爆發引起的氣液爆炸作用而形成, 常呈不規則網狀發育於角礫岩中; 礫間縫發育於礫石顆粒之間及礫石與基質之間, 圍繞礫石邊緣分布, 與角礫間的壓實程度及礫石抗壓強度有關; 層間縫發育在岩性差別大的岩層之間或層理發育的同一岩層之中, 面積較大, 延伸較遠, 常成為油氣運移的重要通道。 在次生裂縫中, 構造縫由構造作用或構造運動產生, 開度大、 延伸遠, 表現形式復雜, 發育於各種火山岩中;風化縫是火山岩在地表水及大氣風化作用下發生機械破裂而形成, 形態極不規則, 有馬尾狀、 雁行式、 葉脈狀等, 常發育於火山岩體頂界面; 溶蝕縫是地表淡水或地下水沿裂縫向下滲流溶解時使縫寬增加而形成, 發育於各類火山岩中; 縫合縫則是指相鄰兩個岩層之間或同一岩層的兩個相鄰部分存在的鋸齒狀連接縫, 與壓溶作用有關, 發育於不同火山岩層之間。

根據大量岩心和鑄體薄片的觀測描述, 准噶爾盆地主要發育4種原生裂縫、 2種次生縫 (圖4-40)。 原生縫包括冷凝收縮縫、 炸裂縫、 礫間縫和層間縫, 次生縫包括構造縫和溶蝕縫。 統計結果表明, 火山岩構造縫普遍發育, 溶蝕縫較發育, 收縮縫主要發育於火山熔岩中, 礫間縫則普遍發育於火山角礫岩中。

圖4-40 滴西地區石炭系火山岩裂縫成因類型

(2) 產狀分類

按產狀, 裂縫可分為直劈縫、 斜交縫、 水平縫和網狀縫。 其中, 直劈縫傾角大於80°、斜交縫傾角30°～80°、水平縫則小於30°。岩心觀察結果表明, 滴西石炭系火山岩裂縫以斜交縫為主, 網狀縫和水平縫次之(圖4-41)。

圖4-41 滴西地區石炭系火山岩裂縫產狀分類

2. 裂縫測井識別及分類

FMI成像圖顯示: 天然裂縫為深色 (充填不導電物質後為淺色) 正弦型線條, 縫寬有一定變化, 形態相對不規則; 誘導縫表現為沿井壁對稱 (180°) 出現的羽狀或雁列狀深色曲線 (圖4-42)。 利用FMI成像測井在滴西石炭系火山岩中識別出各種產狀的開啟天然縫 (直劈縫、 斜交縫、 網狀縫)、 充填縫-半充填天然縫和誘導縫 (圖4-42)。

從圖4-43可以看出: 滴西石炭系火山岩以天然裂縫為主 (佔84%): 天然裂縫又以斜交縫為主 (50%), 網狀縫次之 (28%)。 裂縫開啟程度高, 開啟縫佔96.4%, 充填-半充填縫只佔3.6%。

圖4-42 FMI成像測井解釋裂縫類型

圖4-43 FMI裂縫解釋分類統計結果

3. 裂縫發育程度

以FMI裂縫識別結果為基礎, 初步定義裂縫發育段厚度占相應火山岩總厚度的百分比為裂縫發育程度評價參數, 通過統計不同岩性及不同井區的裂縫發育程度, 得到如下初步認識:

1) 火山岩裂縫發育程度受岩石力學特性影響, 與火山岩類型有關。 如圖4-44, 在滴西地區石炭系火山岩中, 以花崗斑岩、 二長玢岩裂縫發育程度最高, 裂縫發育段厚度佔94.8%和92.9%; 安山玄武岩、 玄武岩次之, 裂縫段厚度分別佔55.8%和53.5%; 相對而言凝灰質砂礫岩、 安山質角礫岩裂縫發育程度最低, 裂縫段分別佔7.8%和1.8%。

2) 在平面上, 裂縫受斷裂系統控制, 同時與構造位置有關。 在裂縫與斷裂關繫上。從圖4-45可看出: 研究區內單井以滴西18井和滴西182井裂縫最發育, 裂縫段厚度分別佔90.9%和59.8%。 其中, 滴西18井離滴水泉西斷裂最近, 滴西182井則有一條較大的次級斷裂穿過。 因此, 裂縫的發育明顯受斷裂系統控制, 以靠近滴水泉西斷裂及其次級斷裂最發育。

同樣, 從圖4-45可以看出裂縫與構造位置的關系: 研究區內除滴西18和滴西182井外, 相對高部位的滴403、 滴西171和滴西14井裂縫也較發育, 裂縫段厚度比例分別為41.1%、 31.5%和25.8%。 滴402井既處於相對構造高部位, 其西邊也發育一條次級斷裂, 其裂縫段厚度佔40.1%。 因此, 構造高部位裂縫發育程度也相對較高。

圖4-44 不同岩性的裂縫發育程度

圖4-45 裂縫發育程度平面變化特徵

4. 裂縫有效性

岩心觀察結果表明, 原生微細裂縫及早期構造縫在後期成岩階段常處於充填或半充填狀態, 而晚期構造縫和溶蝕縫則大多數處於開啟狀態, 有效開啟縫所佔比例大於充填的無效縫。

FMI測井解釋結果也表明, 滴西地區石炭系火山岩裂縫的開啟程度高, 其中開啟縫約佔91.5%, 充填或半充填縫只佔8.5%; 同時, 測井解釋的微細裂縫比例小 (約佔0.8%), 裂縫的張開度較大。 因此, 總體而言, 滴西地區石炭系以有效縫為主, 火山岩裂縫是有效的。

5. 裂縫定向性

在裂縫識別的基礎上, 通過統計分析得到了滴西地區滴西17、 滴西14和滴西18井區的天然裂縫及誘導縫走向。 從圖4-46—圖4-47可以看出:

圖4-46 滴西地區石炭系火山岩儲層裂縫發育方向

圖4-47 滴西地區石炭系火山岩最大水平主應力方向 (誘導縫方向)

1) 滴西石炭系火山岩天然裂縫具有多方向性, 不同井區裂縫方向不同。 總體上以3個方向為主。 其中, 滴西17井區以北西—南東向為主, 滴西14井區以近南北向和北西—南東向為主, 滴西18井區則以近東西向和近南北向為主。

2) 自西向東, 最大水平主應力方向具有不斷向西偏轉的特點。 通過統計FMI誘導縫解釋結果, 可得到研究區誘導縫的方向。 其中, 滴西17井區的誘導縫方向為近南北向,滴西14井區的誘導縫方向則以北北西—南南東向為主, 滴西18井區則以北西西—南東東向為主。 自西向東, 誘導縫方向具有不斷向西偏轉的特點。 由於與誘導縫走向一致, 最大水平地應力方向也具有相同特點。

綜合上述, 通過岩心描述識別火山岩裂縫類型, 定性評價裂縫的有效性; 在岩心標定的基礎上, 應用FMI成像測井識別裂縫類型、 評價裂縫的發育程度和方向。 因此, 以滴西地區為例可將准噶爾盆地火山岩裂縫地質特徵總結如下:

1) 裂縫類型: 原生裂縫主要包括冷凝收縮縫、 炸裂縫、 礫間縫和層間縫、 次生縫包括構造縫和溶蝕縫; 火山岩構造縫普遍發育, 溶蝕縫次之, 收縮縫主要發育於火山熔岩中, 礫間縫則普遍發育於火山角礫岩中。

2) 裂縫產狀: 天然裂縫又以斜交縫為主 (50%), 網狀縫次之 (28%)。

3) 裂縫發育程度: 用裂縫段占岩石總厚度的百分比定性評價。 受岩性影響, 以花崗斑岩 (94.8%)、 二長玢岩 (92.9%) 最發育, 安山岩玄武岩 (55.8%)、 玄武岩次之(53.5%)。 受斷裂系統控制, 以靠近滴水泉西斷裂及其次級斷裂處最發育, 如滴西18井(90.9%) 和滴西182井 (59.8%) 等處。 與構造位置有關, 構造高部位相對更發育, 如滴403井 (41.1%)、 滴西171井 (31.5%) 等處。

4) 裂縫有效性: 滴西石炭系火山岩裂縫的開啟程度高 (開啟縫約佔91.5%), 微細裂縫比例小, 裂縫張開度較大, 以有效縫為主, 火山岩裂縫是有效的。

5) 裂縫方向: 天然裂縫具有多方向性。 其中, 滴西17井區以北西—南東向為主,滴西14井區以近南北向和北西—南東向為主, 滴西18井區則以近東西向和近南北向為主; 自西向東, 最大水平主應力方向具有不斷向西偏轉的特點, 其中, 滴西17井區為近南北向, 滴西14井區以北北西—南南東向為主, 滴西18井區則以北西西—南東東向為主。

H. 裂縫的成因及類型有哪些

裂縫，按其成因可分為結構性裂縫和非結構性裂縫，按其表現形式可內劃分為靜止裂縫、活動裂容縫和發展中裂縫。
（1）結構性裂縫：由外荷載引起的裂縫，其分布及寬度與外荷載有關。這種裂縫出現，預示著結構承載力可能不足或者存在其它嚴重問題。
（2）非結構性裂縫：由變形引起的裂縫，如溫度變化、混凝土收縮等因素引起的裂縫。這種裂縫對橋梁的承載能力影響較小
（3）靜止裂縫：形態、尺寸和數量已穩定不再發展的